Наклонно-направленное бурение

На сегодняшний день газопроводы в чистом поле строят, применяя самую современную землеройную технику. Экскаватор может выполнить за день десятки метров траншеи, в которую потом укладывают трубу. Иная картина в населенных пунктах, да и не только в них. Здесь тоже применяют траншейную прокладку. Но как только доходят до автомобильных и железных дорог, трамвайных путей, просто благоустроенных территорий, начинаются проблемы. Движение остановить при современном трафике проблематично. Если газон перекопать или асфальтовую дорожку вскрыть — граждане возмутятся.

Рис. 1 Мартин Черрингтон

Но решение есть. Еще в 1963 году американский строительный подрядчик Мартин Черрингтон (рис.1) создал первую установку для наклонно-направленного бурения. И прокладывать подземные коммуникации через участки с естественными или искусственными преградами стало намного проще.

Когда применяется ННБ?

Метод наклонно-направленного бурения — ННБ (или горизонтально-направленного бурения — ГНБ) применяется в основном в нескальных грунтах (пески, супеси, суглинки, глины). Его применение затруднено или невозможно при наличии подземных воды с большим напором, текучих глинистых грунтов, плывунов, валунных и гравийно-галечниковых грунтов, грунтов с обломками железобетонных плит и т.п., карстов, оползней.

Рис.2 Траншея в парке – это плохо

Его широко применяют при строительстве подземных коммуникаций - водопровода, канализации, тепловых сетей, электрокабелей и кабелей связи, газопроводов и нефтепроводов при пересечении естественных преград — рек, озер, заливов, искусственных — железных и автомобильных дорог, трамвайных путей, а также просто благоустроенных территорий (рис.2).

Чем хорошо направленное бурение?

Применение наклонно-направленного бурения имеет ряд преимуществ в сравнении с траншейным методом прокладки:

• минимальное воздействие на окружающую среду. Отсутствуют затраты на восстановление повреждённых участков автомобильных и железных дорог, зелёных насаждений и объектов городской инфраструктуры;

• высокая точность прокладки позволяет решить вопрос с подземными инженерными сооружениями (рис.3).

Ниже поверхности грунта проложено великое множество коммуникаций: водопровод, канализация, электрокабель, теплотрасса, кабели связи, которые надо пересечь, не повредив. Вот здесь на помощь приходит ГНБ, позволяя выполнить канал в грунте самой замысловатой траектории: например, пройти выше водопровода, но ниже электрокабеля. Или пересечь коммуникации на большой глубине, где гарантированно ничего нет.

Рис. 3 Выполнение скважины методом ННБ

В настоящее время большинство подводных переходов строятся методом направленного бурения. Это позволяет:

• не проводить дноуглубительные, подводные, водолазные и берегоукрепительные работы, которые составляют до половины стоимости перехода;

• прокладывать газопровод ниже возможного изменения русла, что исключает появление оголенных и всплывших участков и обеспечивает гарантированную защиту от повреждений якорями, тралами и т.п.;

• не выполнять балластировку газопровода;

• сохранить экологию водоема.

Подобные участки трубопроводов именуются дюкерами. Их длина может достигать нескольких километров, глубина относительно дна русла – 10–12 м.

Наклонно-направленное бурение позволяет серьезно сэкономить при прокладке подземных инженерных коммуникаций. Уменьшается время выполнения работ, так не надо копать и затем засыпать протяженные траншеи.

Технология ННБ

Строительство подземных коммуникаций по технологии горизонтально- направленного бурения осуществляется в несколько этапов:

• бурение пилотной скважины;

• расширение;

• протягивание трубопровода или кабеля.

Рис.4 Установка ННБ на гусеничном ходу

Сначала выполняются два котлована – стартовый и приемный. У стартового котлована для выполнения пилотной скважины устанавливается буровая установка. Она может быть стационарной или самоходной, на гусеничном ходу (рис.4).

Рис.5 Буровая головка

Горизонтальный канал выполняет буровая головка (рис.5), которая имеет скос в передней части и встроенный передатчик. Скос позволяет изменять направление движения, а излучатель – определять местоположение головки. Оно контролируется с помощью локатора (рис.6), который принимает сигналы встроенного в головку передатчика. Рабочий с локатором получает на мониторе локатора информацию о местоположении, уклоне и азимуте головки. Одновременно эти данные отображаются на дисплее у оператора буровой установки. При отклонении от проектной траектории оператор останавливает вращение буровых штанг и устанавливает скос головки в нужном положении. Затем осуществляется задавливание буровых штанг без вращения для корректировки направления бурения.

Рис.6 Контроль местоположения головки

В головке имеются отверстия для подачи бурового раствора, который закачивается в скважину и образует суспензию с измельченным грунтом, что уменьшает трение, охлаждает инструмент и обеспечивает вынос частиц породы из скважины. Он же укрепляет стенки скважины и уменьшает трение при протягивании коммуникации.

Буровые штанги - это трубы диаметром 50-80 мм и длиной от 2 до 6 метров. Одна вкручивается в другую на резьбе последовательно, по мере продвижения буровой головки. Между трубами имеются сильфонные вставки, что позволяет изменять направление движения. Соединённые между собой буровые штанги похожи на гибкий трос.

Рис.7 Риммер

Бурение пилотной скважины заканчивается выходом головки в заданной точке. Здесь буровая головка отсоединяется от штанг, вместо неё монтируется расширитель обратного действия – риммер (рис.7). Его протягивают через скважину в направлении буровой установки, одновременно вращая, тем самым расширяя до необходимого диаметра (рис.8), обычно превосходящий саму трубу в 1,5-2 раза.

Рис. 8 Расширение скважины

Последний этап — протягивание коммуникации. К расширителю подсоединяется заранее смонтированная плеть трубопровода. Приводная штанга крепится за установленный на конце плети оголовок с вертлюгом, который не допускает передачу вращения с расширителя трубе. После протягивания плеть газопровода сваривают с остальными участками коммуникации.

 Автор статьи: Вершилович Владислав Адамович

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь